De nouvelles recherches menées par le chimiste de l'Université du Nebraska-Lincoln Xiao Cheng Zeng ont conduit à la découverte d'un nouveau matériau qui pourrait avoir des implications importantes pour une variété de défis, du stockage du dioxyde de carbone à la science planétaire et à la lubrification solide.

A première vue, il ne semble pas y avoir beaucoup de lien entre la glace sèche et le quartz. Mais en termes scientifiques, ils sont en fait assez proches car ce sont des oxydes des deux premiers éléments d'un groupe chimique du tableau périodique (groupe IV) :le carbone pour la neige carbonique (dioxyde de carbone congelé) et le silicium pour le quartz.

En 2011, Des chercheurs européens ont annoncé la découverte d'une nouvelle substance appelée carbonate de silicium lorsqu'ils ont combiné de la neige carbonique et du dioxyde de silicium (quartz) sous haute pression. Ils n'ont pas pu déterminer la structure cristalline du matériau, cependant, et la question a attiré l'attention de Zeng et de ses collègues, qui a relevé le défi et a passé près d'un an à modéliser des structures possibles sur le supercalculateur du Holland Computing Center de l'Université du Nebraska.

"Nous avons fait une recherche exhaustive de structures solides possibles pour un rapport donné de dioxyde de carbone et de dioxyde de silicium, " dit Zeng, Professeur de chimie à l'Université Ameritas. "Nous avons effectué une recherche approfondie de la structure de milliers de structures cristallines avant d'en identifier une très stable."

Cette forme très stable, Zeng a dit, se compose d'un atome de silicium, deux atomes de carbone et six atomes d'oxygène, ou SiC2O6.

Le résultat a été rapporté dans le numéro du 27 février de Lettres d'examen physique X , le très sélectif, En ligne seulement, Journal entièrement libre d'accès de l'American Physical Society. C'est la première fois que les recherches de l'UNL sont publiées dans la revue vieille de trois ans.

"L'une des applications potentielles est le stockage du dioxyde de carbone, " Zeng a déclaré. "Nous prédisons que sous haute pression, environ 200, 000 atmosphères, le dioxyde de carbone peut se combiner avec le dioxyde de silicium pour former une nouvelle forme cristalline qui est une forme de séquestration possible.

"Ce solide se situe quelque part entre la neige carbonique et le quartz, et dans le passé, les gens n'imaginaient pas qu'il y avait quelque chose entre les deux. Quelque chose au milieu est très difficile à imaginer pour les chimistes, mais nous proposons un candidat pour quelque chose au milieu."

Zeng a déclaré que le cristal prédit pourrait également fournir un indice important sur la composition des planètes terrestres et des satellites, car le dioxyde de silicium et le dioxyde de carbone sous ses formes gazeuses et congelées sont des composants communs de ces corps. Avec une structure en couches similaire à celle du graphite, le cristal de carbonate de silicium a également un potentiel en tant que lubrifiant solide.

"La structure que nous avons vue est une structure à trois couches où la couche intermédiaire est en silicium, " dit-il. " Les couches peuvent glisser et se cisailler, ce qui en fait un bon lubrifiant solide."